مدل سازی ریاضی فرآیندهای اکسایش پیریت و کالکوپیریت و انتشار آلودگی در باطله های فرآوری معدن مس سرچشمه

عملیات فرآوری مواد معدنی در معدن مس سرچشمه مقادیر زیادی باطله حاوی کانی های سولفیدی از جمله پیریت و کالکوپیریت تولید کرده است. به منظور ارزیابی و فهم فرآیندهای اکسایش پیریت و کالکوپیریت، تولید زهاب اسیدی معدن و همچنین انتشار محصولات اکسایشی ابتدا خصوصیات ژئوشیمیایی و کانی شناسی ابن باطله ها مورد ارزیابی واقع شدند. 5 ترانشه قائم a، b، c، d و e تا عمق 2/4 متری برای تسهیل نمونه برداری در باطله ها حفر شدند. 70 نمونه جامد با فواصل 3/0 متری از باطله ها تهیه شدند. پیریت به عنوان کانی سولفیدی اصلی با مقدار اولیه 6-4% در تولید زهاب اسیدی معدن انباشتگاه باطله تعیین شد. همچنین، پائین ترین مقادیر ph در پروفیل های a، b، c، d و e به ترتیب 9/2، 3، 3، 3.9 و 3 تعیین گردید. ناحیه اکسیده در انباشتگاه باطله در 5 پروفیل مذکور در اعماق بین 2-8/1 متری مشخص شد. در این مقاله مدلی عددی به روش حجم های محدود برای شبیه سازی فرآیندهای اکسایش سولفیدها، تولید زهاب و انتقال محصولات اکسایش بر مبنای مفهوم هسته کوچک شونده و در غالب نرم افزار phoenics، ارائه شد. در این مدل، نفوذ مولکولی به عنوان پدیده غالب برای تأمین اکسیژن در فضای خالی باطله ها، لحاظ شد. در مدل ارائه شده نقش باکتری های تیوباسیلوس فروکسیدان در فرآیندهای اکسایش و لیچینگ سولفیدها در نظر گرفته شده است. مقایسه داده های صحرائی با نتایج مدل سازی اکسایش پیریت و کالکوپیریت تطابق مناسبی را نشان دادند. ضمن اینکه فرآیند پوشش گذاری روی باطله ها به عنوان یک سناریوی بازسازی در کاهش آلاینده های حاصل از اکسایش سولفیدها به ویژه پیریت با محدود کردن نفوذ اکسیژن و بارش های جوی در باطله ها در زمان های آینده مدل سازی شد. نتایج این مرحله از مدل سازی نشان می دهد که اگر چه حذف نفوذ اکسیژن سبب محدود کردن فرآیندهای اکسایش می گردد ولی انتشار محصولات اکسایش برای مدت زمان طولانی ادامه پیدا می کند.